频率电压减负荷装置原理及使用说明书江苏标准化Word格式文档下载.docx

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定值设置开关在“允许”位置时，装置不进行事故判断，定值修改完毕后必须及时将该开关拨回“禁止”位置。

2.14通过装置面板上的彩显触摸屏，可以选择各种显示菜单、修改整定值、设定日期时间、召唤打印、切换显示画面、进行整组检查试验及动作信号的复归。

2.15装置面板上的信号灯可准确反映出装置的运行、启动、动作、异常等情况。

2.16装置柜装有带汉字库的并行口打印机，主机板通过串并转换打印接口插件（DYK）及多芯电缆，将数据转换成标准的并行口数据，直接送给本柜打印机（目前选用EPSONLQ-300K+Ⅱ型打印机）。

2.17数据采集板（DCJ）上设有用于滤除高次谐波的四阶带通有源滤波器，可有效地防止冲击负荷、电气化铁路等谐波源的影响。

2.18具有GPS脉冲自动对时功能，可保证时钟计时准确，避免累计误差。

2.19具有与综合自动化系统通信的功能，串行口硬件规范RS-485/422，遵循IEC60870-5-103通信规约。

2.20具有10M/100M以太网口，符合TCP/IP规约及IEC60870-5-104通信规约。

3装置的主要用途

UFV-2A型装置既具有低频减负荷功能又具有低压减负荷功能，并能在频率或电压下降速度较快时实现加速切除负荷，是电网安全运行第三道防线的关键设备。

主要用于电力系统由于有功缺额引起频率下降时，或由于无功不足引起电压下降时，自动按频率降低值或电压降低值切除部分负荷，使系统电源与负荷之间的有功和无功重新平衡，使频率和电压恢复到允许的范围之内。

此外，还可用于低频解列、低压解列。

为了提高低频、低压减负荷的可靠性，装置同时接入两段母线电压，每段输入UAB、UBC、UCA。

对于双母并列运行的方式，正常时使用Ⅰ段母线的频率和电压进行判断，用Ⅱ段母线的频率和电压进行确认；

当Ⅰ段母线电压消失时会自动转入使用Ⅱ段母线的频率和电压进行判断。

两组电压也可以是两个不同的电压等级。

对于双母分列运行的方式，装置分别判断各自母线的低频和低压事故。

4装置的主要技术参数

4.1交流电压

4.1.1额定电压（UAB、UBC、UCA）：

100V

4.1.2输入电压允许变化范围：

0～140V

4.1.3PT变比：

3kV～500kV/100V，定值设置时只需设定PT一次额定电压值（3kV～500kV）。

4.1.4电压整定范围：

低压20～100％Un（按电压投切电容器、电抗器或过电压解列时，电压整定范围为20～120％Un）。

4.1.5电压变化率dU/dt整定范围：

0～999％Un/s

4.2频率

4.2.1额定频率：

50Hz

4.2.2频率整定范围：

低频45～50Hz，过频50～55Hz。

4.2.3频率变化率df/dt整定范围：

0～99.9Hz/s

4.3动作时间

装置的低频最快动作时间建议为60ms，时间定值可在0～99.99s之间任意设定；

装置低压最快动作时间建议为20ms，时间定值可在0～99.99s之间任意设定。

4.4低频低压返回值

4.4.1频率返回值比动作值高0.05Hz

4.4.2电压返回值比动作值高3％Un

4.5测量精度

4.5.1频率测量误差小于±

0.01Hz

（电压20～120%Un频率45～55Hz）

4.5.2电压有效值测量相对误差小于±

1％

（电压20～140%Un频率49～51Hz）

4.5.3df/dt测量误差小于0.1Hz/s

4.5.4dU/dt测量误差小于0.05Un/s

4.5.5动作延时时间误差小于0.01s（0.1～99.9秒范围内）

4.6供电电源

直流220V或110V，允许变化范围±

20％；

其中直流220V规格的装置亦可用交流电压220±

20％。

4.7交流功耗

额定电压100V时，每相不大于0.2VA。

4.8装置的输入量

4.8.1模拟量6个：

UFV-2A装置同时接入两段母线电压，每段输入UAB、UBC、UCA，两组电压也可以是两个不同的电压等级。

4.8.2输入开关量37个（开入1～开入37）：

开入1：

供接入自动对时GPS信号用。

开入2：

备用压板。

开入3：

信号复归开入量：

即装于屏面上的手动复归按钮FA的常开接点，用来复归装置内部的信号继电器。

开入4：

Ⅰ母运行投入

开入5：

Ⅰ段挂接Ⅰ母

开入6：

Ⅱ段挂接Ⅰ母

开入7：

Ⅲ段挂接Ⅰ母

开入8：

Ⅳ段挂接Ⅰ母

开入9：

Ⅴ段挂接Ⅰ母

开入10：

Ⅵ段挂接Ⅰ母

开入11：

低频功能投入

开入12：

备用压板

开入13：

Ⅱ母运行投入

开入14：

Ⅰ段挂接Ⅱ母

开入15：

Ⅱ段挂接Ⅱ母

开入16：

Ⅲ段挂接Ⅱ母

开入17：

Ⅳ段挂接Ⅱ母

开入18：

Ⅴ段挂接Ⅱ母

开入19：

Ⅵ段挂接Ⅱ母

开入20：

低压功能投入

开入21：

开入22：

Ⅲ母运行投入

开入23：

Ⅰ段挂接Ⅲ母

开入24：

Ⅱ段挂接Ⅲ母

开入25：

Ⅲ段挂接Ⅲ母

开入26：

Ⅳ段挂接Ⅲ母

开入27：

Ⅴ段挂接Ⅲ母

开入28：

Ⅵ段挂接Ⅲ母

开入29：

开入30：

开入31：

Ⅳ母运行投入

开入32：

Ⅰ段挂接Ⅳ母

开入33：

Ⅱ段挂接Ⅳ母

开入34：

Ⅲ段挂接Ⅳ母

开入35：

Ⅳ段挂接Ⅳ母

开入36：

Ⅴ段挂接Ⅳ母

开入37：

Ⅵ段挂接Ⅳ母

4.9装置的输出量

4.9.1出口继电器及输出接点

每台装置有36个出口继电器，每个出口继电器输出两对接点，一对接点作用于一回线路的跳闸，另一对接点供该回线路的重合闸装置放电用。

输出接点允许接通2A/DC电流。

4.9.2装置的中央信号和遥信信号输出接点

中央信号和遥信信号均包含一组动作信号（XJ）、系统异常信号（PJ）、装置异常信号（YJ）、直流电源消失信号（CJ）。

动作信号指示灯带动作信号自保持功能，需由运行人员手动复归。

其余异常信号在异常状态消除后自动复归。

直流电源消失信号（CJ）是指在整个屏柜直流电源消失的情况下输出的信号。

注意：

装置输出的中央信号接点切断的负载应小于10W，否则容易烧坏接点；

中央信号输出接点的公共端应接+FM（701），或通过屏后熔断器RD后才能直接和+XM小母线相连，以免光字牌（信号灯）短路时烧坏接点或装置内部导线。

4.10介质强度和绝缘电阻

屏的直流电源输入端子，交流电压输入端子、输出接点端子之间，以及上述所有端子与地（即对屏柜外壳）之间，能承受2000V（有效值）50Hz的交流电压历时1分钟试验，并且无绝缘闪络或击穿现象。

上述各部分之间用1000V兆欧表测量的绝缘电阻不小于10MΩ。

试验时应将屏上所有抗干扰端子的接地线拆去，以使其内部的抗干扰电容和地端断开。

另外，开入1～开入37及串行接口系弱电回路，耐压试验电压不应超过500V，为防止损坏装置的弱电部分，现场不需测试。

4.11抗干扰性能

抗干扰性能符合GB6162－85《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》的有关要求，并符合IEC255－22及国家标准的有关要求。

4.12使用环境条件

4.12.1环境温度－10℃～＋50℃

4.12.2相对湿度≤95％

4.12.3大气压力80～110kPa

4.12.4海拔高度≤2km

5装置的基本原理

5.1电压、频率的测量方法

装置的微机部分对经过交流变换后的输入交流电压UAB、UBC、UCA的瞬时值进行采样，采样周期为0.833ms（20ms采样24点），然后按以下算法计算出电压有效值及频率值。

UABK＝

kV

UBCK＝

UCAK＝

UK＝（UABK＋UBCK＋UCAK）/3kV

dU/dt＝

＝50×

[UK－U（K-0.02“）]%Un/s

fABK＝1/TABKHz

fBCK＝1/TBCKHz

fK＝0.5×

（fABK＋fBCK）Hz

df/dt＝25×

[fK－f（K-0.04“）]Hz/s

5.2双母线电压自动切换功能

5.2.1双母并列运行时，若两组母线电压均正常，装置首先选用Ⅰ母电压、频率进行判断，如果满足动作条件则再经Ⅱ母电压、频率判断确认。

判断的电压、频率取同一段母线的电压、频率的平均值。

5.2.2当一组母线电压消失（UK≤K2Un）或PT断线（∣UCA-UAB∣或∣UCA-UBC∣≥K3Un）时装置自动选用另一组母线电压进行判断，装置仍能正常运行，但延时5s发出该母线电压消失或PT断线的告警信号。

5.2.3当两组母线电压均消失时，则立即闭锁装置，不再动作，同时延时5s发出母线电压消失告警信号。

当两组母线PT断线时，则立即闭锁电压判断回路，同时延时5s发出PT断线的告警信号。

但频率判断回路仍能正常运行。

5.3频率下降事故的判别方法及动作特性

低频自动减负荷的动作过程逻辑示意图见图5-2。

图5-2低频自动减载动作过程示意图

5.3.1频率缓慢下降时的判别式

f≤fqs、t≥tfqs低频启动

↓f≤fs1、t≥tfs1低频第一轮动作

↓f≤fs2、t≥tfs2低频第二轮动作

↓f≤fs3、t≥tfs3低频第三轮动作

↓f≤fs4、t≥tfs4低频第四轮动作

以上四轮按箭头顺序动作，为顺序轮。

第五～八轮均为独立轮，其动作顺序为：

f≤fqs、t≥tfqs低频启动

↓f≤fs5、t≥tfs5低频第五轮动作

↓f≤fs6、t≥tfs6低频第六轮动作

↓f≤fs7、t≥tfs7低频第七轮动作

f≤fqs、t≥tfqs低频启动

↓f≤fs8、t≥tfs8低频第八轮动作

为防止频率长期悬停在启动频率与第一轮动作频率之间，低频第七轮或第八轮的动作值可以高于第一轮，即在低频启动且频率低于第七轮或第八轮定值时，经长延时（tfs7、tfs8）后第七轮或第八轮动作切负荷。

5.3.2频率下降较快时的判别式

f≤fqs、t≥tfqs低频启动

↓f≤fs1

a.df/dt＜（df/dt）s1、t≥tfs1低频第一轮动作

b.（df/dt）s1≤df/dt＜（df/dt）s2、t≥tfd1加速切第一、二轮

c.（df/dt）s2≤df/dt＜（df/dt）s3、t≥tfd2加速切第一、二、三轮

5.3.3防止负荷反馈、高次谐波、电压回路接触不良等频率异常变化时引起装置误动作的闭锁措施。

5.3.3.1电压过低闭锁

当UK≤K2Un时，不进行频率判断，闭锁出口。

5.3.3.2df/dt闭锁

当f＜fqs，∣df/dt∣≥（df/dt）s3时，立即闭锁频率判断回路，并立即显示：

“df/dt异常”，同时发中央告警信号。

df/dt闭锁后，需待频率恢复至启动频率值以上时方可自动解除闭锁。

5.3.3.3频率差闭锁

当∣fAB－fBC∣≥0.2Hz时，立即闭锁频率判断回路。

5.3.3.4频率值异常闭锁

当f≥55Hz或f≤45Hz时，延时5秒告警及显示：

“频率超限”，同时发中央告警信号，立即闭锁频率判断回路。

5.4低电压事故的判别方法及动作特性

低电压自动减负荷的动作过程逻辑示意图见图5-3。

图5-3低压自动减载动作过程示意图

5.4.1电压缓慢下降时的判别式

U≤Uqs、t≥tuqs低电压启动

↓U≤Us1、t≥tus1低电压第一轮动作

↓U≤Us2、t≥tus2低电压第二轮动作

↓U≤Us3、t≥tus3低电压第三轮动作

↓U≤Us4、t≥tus4低电压第四轮动作

↓U≤Us5、t≥tus5低电压第五轮动作

↓U≤Us6、t≥tus6低电压第六轮动作

↓U≤Us7、t≥tus7低电压第七轮动作

↓U≤Us8、t≥tus8低电压第八轮动作

5.4.2电压下降较快时的判别式

↓U≤Us1

a.dU/dt＜（dU/dt）s1、t≥tus1低压第一轮动作

b.（dU/dt）s1≤dU/dt＜（dU/dt）s2、t≥tud1加速切第一、二轮

c.（dU/dt）s2≤dU/dt＜（dU/dt）s3、t≥tud2加速切第一、二、三轮

5.4.3系统近端短路故障时闭锁装置及故障切除后立即允许低电压切负荷功能

当系统近端发生短路故障时，母线电压迅速降低，此时本装置立即闭锁，不再进行低电压判断。

而当保护动作切除故障元件后，装置安装处的电压迅速回升，但如果恢复不到正常的数值，则装置立即解除闭锁，允许装置快速切除相应数量的负荷，使电压恢复。

本装置不需要与保护二、三段的动作时间相配合。

这一功能的判别框图见图5-4。

图5-4中K1Un表示故障切除后应回升到的电压定值，该定值应大于相邻线路三相短路相继切除过程中装置安装处的残压值，建议该值为70～80%；

tus9为等待短路故障切除的时间（短路故障判断自适应功能的开放时间），只需比最长的短路故障切除时间略大些即可，若后备保护最长时间为4秒，则tus9可以设为4.5～5秒。

超过tus9以后，装置将闭锁低压出口回路，并发出异常告警信号。

图5-4框图所示过程每0.833ms循环一次。

图5-4系统近端短路故障闭锁及故障切除后立即允许低压切负荷判别框图

5.4.4防止系统远端短路故障及负荷反馈、PT断线、电压回路接触不良等电压异常情况下引起装置误动作的闭锁措施：

5.4.4.1电压过低闭锁

当UK≤K2Un时，判为母线电压消失，立即闭锁装置出口，频率显示置为00.00Hz，并延时5秒告警及显示：

“Ⅰ/Ⅱ母失压”。

式中：

UK＝（UABK＋UBCK＋UACK）/3，定值K2＝10～20%。

PT三相断开后，二次电压电缆间相互存在感应电压，K2值应大于在屏后电压端子处测出的感应电压。

5.4.4.2系统远端短路故障闭锁

当UK＜Uqs，∣dU/dt∣≥（dU/dt）s3且Ut≥K1Un时，立即闭锁电压判断回路，并告警及显示：

“dU/dt异常”。

dU/dt闭锁后，需待电压恢复至启动电压值以上或延时tus9后方可自动解除闭锁。

5.4.4.3PT断线闭锁

当∣UAC－UAB∣≥K3Un或∣UAC－UBC∣≥K3Un时，判为PT回路断线，立即闭锁电压判断回路，延时5秒告警及显示：

“PT断线”。

定值K3一般取为10%。

5.5减负荷轮次设定

本装置配有36个出口继电器，可切除36条负荷线。

每一条负荷线均可通过定值设定安排在低频低压的任一轮次上。

配有4块测量母线运行压板，每一段母线均可通过压板来单独控制功能的投退。

配有24块负荷母线挂接测量母线的功能压板（Ⅰ段挂Ⅰ母～Ⅵ段挂Ⅳ母），可以通过压板投退设定挂接任一母线。

每一条负荷线均可通过定值设定挂接在6段负荷母线的任一段次上。

装置出口所整定的轮次，可以在“出口整定设定”定值中整定。

参见7.2中内容。

6装置的硬件配置

6.1装置的硬件框图

装置的硬件框图见图6-1，高性能32位单片微机是本装置的核心，装置的软件存放在512K字节的EPROM之内，定值存放在32K字节的E2PROM之内。

2M字节的RAM是数据存贮器，带掉电保护，存放运行数据、事件记录和数据记录等。

串行通信口可以连接打印机或与其它微机通信。

时钟芯片带有后备电池，供CPU读取日期、时间。

交流信号UAB、UBC、UAC经隔离变换后送采样保持回路，再由微机内部的A/D变换器变为数字信号，CPU对电压进行有效值计算。

另外交流信号波形变为方波后，进行周期测量，并计算出频率和频率的变化率。

晶振分频产生1200Hz的信号，作为采样保持信号及CPU的中断源。

并行I/O扩展芯片的C口用于开关量输入，A口、B口经过出口逻辑电路同时控制输出信号继电器和各轮中间继电器，各轮中间继电器再驱动相应的出口继电器，以空接点方式输出中央信号及进行出口控制。

图6-1UFV-2A装置硬件示意图

6.2装置的结构及正面布置

装置的正面布置：

装置由稳压电源插件（DY）、交流变换插件（YLH）、主机插件（CPU）、数据采集插件（DCJ）、输出中间继电器插件（SZ）、出口继电器插件（CKZ）、开入插件（DI）、开出插件（DO）、打印接口插件（DYK）组成，插件全部插在标准的4U机箱内。

电源插件内装有一套开关式直流稳压电源，输入为DC220V（或DC110V），亦可输入交流220V，输出为+5V、±

12V、+24V。

交流变换插件装有电压变换器，将引入的电压信号降低为数据采集板可以采样的信号。

装置面板由彩色触摸显示屏、定值设置允许开关等组成。

指示信号灯：

（1）电源插件指示灯：

5V、±

12V、24V四个电源指示灯亮，分别表示四路电源电压正常。

（2）CPU插件指示灯：

四个指示灯分别表示装置运行、启动、动作、异常的状态。

正常运行时，“运行”灯以400毫秒间隔闪烁，表示程序循环工作正常。

当设置开关拨在“允许”档时，“运行”灯熄灭，装置不进行事故判断。

启动、动作及异常灯均不保持，该状态消失，信号灯也熄灭。

（3）输出中间继电器插件上指示灯：

输出中间继电器插件1共6个指示灯，从上往下依次代表：

启动、动作、异常1（系统异常）、异常2（装置异常）、备用、备用。

动作信号指示灯保持到手动复归，启动灯、异常1（系统异常）灯、异常2（装置异常）灯、备用灯信号均不保持。

（4）出口继电器插件上指示灯：

共8个指示灯，从上往下依次表示本板的出口1、出口2、出口3、出口4、出口5、出口6、出口7、出口8，出口指示灯点亮后均保持到手动复归为止。

（5）打印接口插件上指示灯：

运行、准备、打印。

“运行”灯亮表示CPU工作正常；

“准备”灯亮表示已连接打印机，且打印机处于接收准备状态；

“打印”灯闪亮表示正在接收主机板送来的打印信息。

各种异常情况时，信号灯的状态：

（1）当母线电压消失、PT断线、频率值越限、dU/dt异常或df/dt异常时，主机板上“异常”灯点亮，输出中间板上“异常1”灯亦点亮，中央信号“系统异常”接点PJ闭合。

（2）当数据采集板（DCJ）、开入板（DI）、开出板（DO）异常时，主机板上“异常”灯点亮，输出中间板上“异常1”灯不亮，而“异常2（装置异常）”灯点亮，中央信号“装置异常”接点YJ闭合。

6.3装置的交流电压输入回路

图6-2UFV-2A交流电压输入回路连接图

6.4带出口指示灯保持的出口继电器（CKZ）

图6-3带电流保持与出口指示灯保持的出口继电器CKZ板

图6-3中J9A～J16A为磁保持信号继电